锻造轧辊设计
康文浩11221121
锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、工作条件严峻的重要零件，除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外，多采用锻件。
根据坯料的移动方式，锻造可分为自由锻、镦粗、挤压、模锻、闭式模锻、闭式镦锻。
1、自由锻。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁（砧块）间产生变形以获得所需锻件，主要有手工锻造和机械锻造两种。
2、模锻。模锻又分为开式模锻和闭式模锻．金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件，又可分为冷镦、轧锻、径向锻造和挤压等等。
3、闭式模锻和闭式镦锻由于没有飞边，材料的利用率就高。用一道工序或几道工序就可能完成复杂锻件的精加工。由于没有飞边，锻件的受力面积就减少，所需要的荷载也减少。但是，应注意不能使坯料完全受到限制，为此要严格控制坯料的体积，控制锻模的相对位置和对锻件进行测量，努力减少锻模的磨损。
锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属。金属在变形前的横断面积与变形后的横断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比、合理的加热温度及保温时间、合理的始锻温度和终锻温度、合理的变形量及变形速度对提高产品质量、降低成本有很大关系。
一般的中小型锻件都用圆形或方形棒料作为柸料。棒料的晶粒组织和机械性能均匀、良好，形状和尺寸准确，表面质量好，便于组织批量生产。只要合理控制加热温度和变形条件，不需要大的锻造变形就能锻出性能优良的锻件。
铸锭仅用于大型锻件。铸锭是铸态组织，有较大的柱状晶和疏松的中心。因此必须通过大的塑性变形，将柱状晶破碎为细晶粒，将疏松压实，才能获得优良的金属组织和机械性能。
经压制和烧结成的粉末冶金预制坯，在热态下经无飞边模锻可制成粉末锻件。锻件粉末接近于一般锻模具的密度，具有良好的机械性能，并且精度高，可减少后续的切削加工。粉末锻件内部组织均匀，没有偏析，可用于制造小型齿轮等工件。但粉末的价格远高于一般棒材的价格，在生产中的应用受到一定限制。、对浇注在模膛的液态金属施加静压力，使其在压力作用下凝固、结晶、流动、塑性变形和成形，就可获得所需形状和性能的模锻件。液态金属模锻是介于压铸和模锻间的成形方法，特别适用于一般模锻难于成形的复杂薄壁件。
锻造用料除了通常的材料，如各种成分的碳素钢和合金钢，其次是铝、镁、铜、钛等及其合金之外，铁基高温合金，镍基高温合金的变形合金也采用锻造或轧制方式完成，只是这些合金由于其塑性区相对较窄，所以锻造难度会相对较大，不同材料的加热温度，开锻温度与终锻温度都有严格的要求。
自由锻
自由锻造所用工具和设备简单，通用性好，成本低。同铸造毛坯相比，自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷，使毛坯具有更高的力学性能。锻件形状
简单，操作灵活。因此，它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于单件、小批量生产。自由锻造分手工自由锻和机器自由锻。手工自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单、小型、小批锻件的生产。在现代工业生产中，机器自由锻已成为锻造生产的主要方法，在重型机械制造中，它具有特别重要的作用。而产生的锻件形状和尺寸主要由操作工的技术水平决定。
自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。
拔长也称延伸，它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序。拔长常用于锻造杆、轴类零件。拔长的方法主要有两种：
1、在平砧上拔长。
2、在芯棒上拔长。锻造时，先芯棒插入冲好孔的坯料中，然后当作实心坯料进行拔长。拔长时，一般不是一次拔成，先将坯料拔成六角形，锻到所需长度后，再倒角滚圆，取出芯棒。为便于取出芯棒，芯棒的工作部分应有1：100 左右的斜度。这种拔长方法可使空心坯料的长度增加，壁厚减小，而内径不变，常用于锻造套筒类长空心锻件。
镦粗是使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序。镦粗工序主要用于锻造齿轮坯、圆饼类锻件。镦粗工序可以有效地改善坯料组织，减小力学性能的异向性。镦粗与拔长的反复进行，可以改善高合金工具钢中碳化物的形态和分布状态。镦粗主要有以下三种形式：1、完全镦粗。完全镦粗是将坯料竖直放在砧面上，在上砧的锤击下，使坯料产生高度减小，横截面积增大的塑性变形。2、端部镦粗。将坯料加热后，一端放在漏盘或胎模内，限制这一部分的塑性变形，然后锤击坯料的另一端，使之镦粗成形。用漏盘的镦粗方法，多用于小批量生产；胎模镦粗的方法，多用于大批量生产。在单件生产条件下，可将需要镦粗的部分局部加热，或者全部加热后将不需要镦粗的部分在水中激冷，然后进行镦粗。3、中间镦粗。这种方法用于锻造中间断面大，两端断面小的锻件，例如双面都有凸台的齿轮坯就采用此法锻造。坯料镦粗前，需先将坯料两端拔细，然后使坯料直立在两个漏盘中间进行锤击，使坯料中间部分镦粗。
冲孔是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。冲孔的方法主要有以下两种：1、双面冲孔法。用冲头在坯料上冲至2/3～3/4深度时，取出冲头，翻转坯料，再用冲头从反面对准位置，冲出孔来。2、单面冲孔法。厚度小的坯料可采用单面冲孔法。冲孔时，坯料置于垫环上，一略带锥度的冲头大端对准冲孔位置，用锤击方法打入坯料，直至孔穿透为止。[
弯曲采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序，称为弯曲。常用的弯曲方法有以下两种：1、锻锤压紧弯曲法。坯料的一端被上、下砧压紧，用大锤打击或用吊车拉另一端，使其弯曲成形。2、模弯曲法。在垫模中弯曲能得到形状和尺寸较准确的小型锻件。
切割是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序。
错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心平行的的锻造工序，常用于锻造曲轴零件。错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。
锻接是将坯料在炉内加热至高温后，用锤快击，使两者在固态结合的锻造工
序。锻接的方法有搭接、对接、咬接等。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的70%～80%。
扭转是将毛料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时，可用锤击方法。
轧辊
常用冷轧辊中工作辊的材料有9Cr,9Cr2,9Crv,8CrMoV等，冷轧辊要求表面淬火，硬度为HS45~105。热轧辊常用的材料有55Mn2,55Cr,60CrMnMo,60SiMnMo 等，热轧辊使用在开坯，厚板，型钢等加工中。它承受了强大的轧制力，剧烈的磨损和热疲劳影响，而且热轧辊在高温下工作，并且允许单位工作量内的直径磨损，所以不要求表面硬度，只要求具有较高的强度，韧性和耐热性。热轧辊只采用整体正火或淬火，表面硬度要求HB190~270硬度。轧辊硬度是一个间接的物理值，它的高低受到轧辊本身内部组织状态的影响，如轧辊材料的基体硬度，轧辊材料中碳化物的种类和数量，轧辊的残余应力等等；同时，由于轧辊硬度检测常用的肖氏和里氏硬度检测均为反弹式硬度检测，受检测仪器的状态，操作者的心理因素等其他因素的影响较大。所以无论是轧辊的制造和使用部门，需要配备专人负责硬度的检测工作，注意硬度计的选型，与其他硬度的对比关系要稳定，同时要注意经常送检和校对硬度检测仪器和标准试块，有条件的企业可以推广利用标准轧辊来进行硬度计的校对工作。
锻钢轧辊可分为锻钢热轧辊及锻钢冷轧辊，锻钢热轧辊主要用于热轧开坯及型钢粗轧辊，锻钢冷轧辊广泛用作冷轧工作辊。由于冷轧板材要求质量较高，尤其是冷轧薄板广泛用于轻工、汽车、建筑及铁道等行业，要生产高质量的冷轧薄板，必须要有高质量的冷轧工作辊做保证，这样对冷轧工作辊的性能提出很高的要求：辊身表面必须具有高而均匀的硬度，以保证冷轧带材或钢板的尺寸精度和良好的表面质量；辊身具有一定的淬硬层深度；具有高的抗事故能力。为达到这些性能，对轧辊材质的原始组织要求很严：一是纯净的冶金质量；二是组织的均匀性。高的冶金质量指轧辊钢锭结晶致密，偏析不严重，不允许存在白点，钢中残存的非金属夹杂物含量尽可能低。对轧辊使用状态下的组织要求为隐针M 及细小C，碳化物颗粒尺寸尽可能细小（0.5-2微米），呈弥散分布。同时保证一定的淬硬层深度，淬硬层深度的增加，可以减少轧辊在使用中的重淬次数，大大降低轧辊成本
轧辊设计
1、锻造札辊的材料
为保证冷轧工作辊所必需的耐磨性能,要求轧辊表面的硬度达到780-900V PN。要达到这种硬度要求,新研究出一种热处理调质工艺,通过这种工艺对轧辊表层进行调质热理,使在轧辊表层深2 5 ~ 5 0 m m获得马氏体组织。该公司所用轧辊材料是一种约含C0.8%,CrZ一5% 的典型过共析钢,是谢菲尔德锻造集团供给的高纯净度钢。实际上,用于轧制箔材的轧辊要求超纯净钢,是由公司内的专业生产厂通过电渣重熔生的。
2。热处理
锻坯由锻造专业厂提供,应用开口模锻或者精密的GFM锻造。锻坯在热处理之前机加工成正公差尺寸,在热处理后再精加工到最终产品尺寸。首先,进行调节热处理,使碳溶入基体,并使剩余的化物全部球化。
调节热处理是在气体燃烧炉进行的,每一座热处理炉能够装 10根轧辊。从
冷轧辊装炉算起,总的处理时间是10天。调节热处理之后,轧辊再加热到约900 ℃奥氏体化,然后进行喷水淬火。可采用以下两种加方法:
(1)常规的方法。该方法是用一座新的 5区域立式气体燃烧炉。轧辊首先在预热炉中预热,预热炉是利用奥氏体化炉的废气来加热轧辊的。奥氏体化炉采用计算制来调节它的高速率气体烧嘴。轧辊奥氏体化后,在一立式的淬火水箱中以 1 2 ~工5000升/分的水喷淋轧辊表面,并让水流过一个沿轧辊轴向穿过的钻孔,整个热处理大约需要12h。
（2）感应加热该公司应用一种新型的双感应圈炉,能够在三时内淬硬一根轧辊。通过一个感应圈把轧辊表而渐进加热到奥氏体化温度。轧辊被垂直夹住,缓慢地下降通过感应圈。主感应圈的工作率为 5 0 Hz,在轧辊通过感应圈时,轧辊表层深约 5 0 m m 的区域被加热到9 0 0 ℃
（3) 由于辊的种类和用途不同自探伤的时间要比手动探伤缩短1/4~1/2左右。第二感应圈的工作频率为 5 H,用来补偿轧辊表面的冷却。紧接在感应圈下面的是一个淬火环,淬火环可以把压水喷淋在轧辊上整个操作过程大约需 3 h。轧辊淬火后。都要在1 8 0~2 0 0 ℃温度下回火2 4 h。大约有1 0% 的轧辊需要完全地转变组织,以保证各向一致性。在回火之前,将这些轧辊在一个液氮的低温罐中放置2 4h,使残余奥氏体部转变为马氏体。热处理完成后,轧辊进行最终的机加工和研磨。3,常规加热方法与感应加热方法比较感应淬火与常规的淬火方法相比,除成本之外,前者表现出了许多特殊的优点。实际上,在新的常规加热炉中每根轧辊的燃料成本有一定程度的下降。英国锻造轧辊公司是界上唯一可以用常规加热炉和感应加热生产轧辊的生产厂。选择哪种方法取决于最终性能的要求,即热处理的残余应力和达到的淬透层深度。常规加热继之以淬火,是在轧辊的表面和轧辊的心部同时进行的,让水通过轧辊的轴线通孔和直接用水喷淋轧辊表面,结果残余压应力出现在轧辊的表面和沿轴线靠近轧辊中心两个区域,于是,轧辊内部的拉应力减小。感应加热不需要轧辊有中心通孔,因此,在淬火之后,轧辊的表面区域保持较低的残余压应力。这就使得轧辊更适合于应用喷丸硬化或者激处理来形成表面纹理。由于感应加热是一种局部加热方法,能够做到更快的冷却,所,应用感应加热的马氏体转变层比用常规方法加热的马氏体转变层更。感应加热的淬透层深度大约为 5 0 m m,而用常规方法加热的淬透层深度2 0 m m。更深的淬透层提高了轧辊的使用寿命,因为,轧辊的使用寿命期间,在淬硬层被磨之前,可以进行更多次数的轧辊修整。虽然常规加的轧辊在使用期间也可以重新进行热处理,但是会增大轧辊偏心度。4。机加轧辊的粗加工在仿形车床上进行大能够加工5t重的锻件。轧辊精加工是热处理之后在计算机数车床上进行。经淬过火的轧辊坯,用立方氮化硼镶刃工具进行机加工,然后磨光到最终尺寸。轧辊需要高的平行度和同心度,同心差要求达到o.05 m m,铝箔轧机的轧辊必须达到这个公差;钢带轧机要求的标准公差是0。O Z m m。用于生产饮料罐头铁盒的簿镀锡带的钢带轧机,正越来越多地要求高精度公差。5。质量担制硬度检验应用金刚锥压头的维氏、硬度计。为保证正确的执行热处理工艺和轧辊横呱面有均匀的硬度,`除进行现场金相检验之外,还需要进行超声波裂纹探测。在制造每,一根轧辊的全过程中,从炼钢的原料开始,始终保持着良好的质量跟踪,炼钢根据用户的订货合同安排,公司的产品检验按照 B S 5 7 5 。来认可。结年年底始,英国锻造轧公司的生产能力达到每周生产轧辊 5 0 根。轧辊总制造时间正常情况需要大约1 4周,遇到紧急订货也可以在 8~ 1 0 周内完成。该公司把热处理从锻造轧辊生产中分出,已经向热处理车投资了350万英磅,用
于购买两种新的奥氏体化加热炉,一台是规加热炉,另一台是感应淬火炉,对公司现有的感应炉以及回火和预处理也要进行整修。
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺 （2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避 零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等， 用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的 牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定
1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。 三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。
离心铸造工艺规程 1型筒的预热 安装好型筒涂刷好锆英粉醇基涂料的前后端盖，预热型筒。预热温度一般在180-220℃范围之间，此时，涂料中的水分可以充分蒸发，减少气孔的产生，使涂料中粘胶剂充分发挥作用，可以防止涂料被冲刷，出现粘型筒、端盖现象。2喷涂、挂砂 2.1喷涂喷涂压力0.45-0.55MPa，喷涂小车行走速度7m/s，喷涂料速度及喷涂量250g/20s，涂层厚度：小管径0.2-0.3mm，大管径0.3-0.5mm，型筒转速600-800转/s。 2.2挂砂把定量的覆膜砂或石英砂放在U型槽中，把U型槽伸入铸型的轴线上，让预热到200℃左右的铸型转动，倾翻U型槽，将覆膜砂或石英砂均匀地铺在铸型的工作面上，利用铸型热量硬化覆膜砂，覆膜砂在铸型上的厚度为2-4.5mm。3浇注 3.1铸型转速的选择，过低的铸型转速，会出现钢液雨淋现象，也会使铸管内出现疏松、夹渣，内表面凹凸不平等缺陷；过高的铸型转速，铸管上易出现裂纹、偏析等缺陷，也会使机器出现大的震动，磨损加剧，功率消耗过大。2-4吋转速为850转/s，4-8吋转速为750转/s，8吋以上，转速为600-650转/s。 型筒转速修定原则：浇注不足时，降低转速；浇过时，
提高转速。 3.2浇注定量由离心铸管的内径、外径、长度、比重，确定浇注重量。 3.3浇注浇注温度、化学成分要合格后，在浇包中按浇注定量承接浇注一根铸管的钢液，把浇注槽伸入型筒内，快速把钢液倾入浇注槽，让浇注槽出口的钢液均匀地铺在铸型的内表面上，不得有断流现象。要求在2-5s内完成浇注，以提供足够的钢液流速。 4拔管 要严格控制拔管时间、温度，拔管太早，铸管温度高，会出现弯曲和断裂现象；拔管太晚，型筒温度升高，不利于喷涂工艺进行，且降低了生产效率，同时铸管在型筒中收缩受阻，易引起裂纹。拔管温度应在500-700℃之间。 5安全生产 5.1经常检查型筒，有无裂纹、变形、损伤等。
齿轮锻造工艺设计说明书（Gear forging process design manual）Gear forging process design manual Abstract: the purpose of forging blank molding, and control of its internal organizational performance reached the desired geometry, size and quality of forgings, steel and non-ferrous metal and alloy has the most plastic in different degrees, can be plastic molding process in cold or hot. The forging of gears adopts the free forging process. This paper mainly introduces the free forging process of gears. Free forging is the use of pressure or impact force is the metal between the upper and lower iron deformation between plastic deformation, so as to obtain the shape and size of the required method. The determination of free forging becomes the key to free forging. This article focuses on the process of free forging of gears. Keywords: free forging, gear processing, plastic deformation, process flow. Catalog I. introduction............................................... ............. One Two. Overall design plan................................................ One Three. Specific design methods and steps.................................... Three
收稿日期:2010 06 16; 修订日期:2010 07 25 作者简介:张泽磊(1984 ),甘肃金昌人,硕士生.研究方向为材料加工 工艺. Email:gans uzzl@https://www.doczj.com/doc/f64311193.html, V ol.31N o.11No v.2010铸造技术 F OU N DRY T ECH NO LO GY 离心铸造研究现状 张泽磊,杨 刚,杨 屹 (四川大学制造科学与工程学院,四川成都610065) 摘要:作为特种铸造之一的离心铸造,在现代铸造业中已经占据了十分重要的地位。本文概括了近20年来离心铸造关键工艺技术的研究现状,总结了离心铸造的应用状况。关键词:离心铸造;工艺技术;相关产品;研究现状 中图分类号:TG249.4 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2010)11 1517 05 Development Status of Centrifugal Casting ZHANG Ze lei,YANG Gang,YANG Yi (School of Manufacturing Science and Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China) Abstract:Cen trifu gal castin g,as on e of the special casting,has occupied a very important position in the modern industry.This article summ arizes th e key tech nology of cen trifu gal castin g tech nology research and the application of centrifu gal castin g. Key words:Centrifugal casting;Technology;R elated Products;Research situation 1 离心铸造关键技术的研究现状1.1 铸型转速的计算 在生产过程中,对铸型转速的确定是十分重要的,它直接影响着铸件的质量和生产的成本。转速过低, 离心力不足,易导致铸件充型不良,水平离心铸造中就会出现雨淋现象;但转速过高,不但会浪费资源,而且会使铸件产生纵向裂纹,成分偏析等缺陷。目前对铸型转速的确定主要有表1中所列的6种方法[1]: 表1 离心铸造铸型转速计算公式及适用范围 T ab.1 Ca lculatio n fo rmula o f centr ifugal casting speed and its applied range 编号计算公式系数意义及其经验值 适用范围 (1) n = 555200 R n 铸型转速(r/min );R 铸件内表面半径(m); 合金重度(N/m3); 调整系数:根据材料不同取0.9 1.6。 用于水平离心铸造,且铸件R 外/R 内比值应不大于1.5。 (2) n =29.9 G R G 重力系数:中空冷硬轧辊75~150;缸套50~110;铜套钢管50~65;铸铁管30~75 可用于绝大多数离心铸造。 (3) n = C R C 综合系数(g /cm -3):铸铁7.2;铸钢7.85;黄铜8.2;铅青铜8.8~10.5;巴氏合金7.3~7.5;铝合金2.65~3.10;青铜8.4 用于铸件R 外/R 内比值应不大于1.15的情况。 (4)n =42.3P (R 2 外-R 2内)P 非金属铸型能承受的最大离心压力(M Pa)非金属铸型的离心铸造,并且铸型不因离心力而受损。(5)n =42.3h D 2 -d 2h 铸件高度(m);D 、d 铸件内孔允许的最大半径和最小半径(m)。 用于立式离心铸造。 (6) N =2k Eh R 2 1+R 22 N 铸型的生产转速;E 能量系数:尚需通过实践,积累经验,逐渐确定。 需要掌握比较丰富的生产实践经验。 1.2 涂料的研究 涂料及涂料工艺的改进对铸件质量的提高有极大 地作用[2]。在离心铸造生产中,金属型内表面涂敷涂料的主要作用是:降低金属型所受的热冲击、控制合金液的冷却速度、形成合理的铸件表面、使铸件容易脱模。我国离心铸造所用的涂料多存在劳动条件差,粘砂严重,表面硬度高及涂料层不易扩散等缺点。 河北机电学院研制的以高铝土为主,并添入少量S.A 、S.B 粘结剂及微量PVA 的新涂料。通过测定3 1517
基于ProCAST的卧式离心铸造轧辊的充型模拟 摘要：本文建立了复合轧辊卧式离心铸造在充型过程中金属液流动的三维模型，采用专业的铸造软件ProCAST求解得到重力和离心力作用下的流场分布，并讨论了金属液自由液面呈偏心分布的原因，分析结果对离心铸造过程中流场的认识和工艺优化设计具有参考意义。 关键词：ProCAST 卧式离心铸造充型模拟 1 前言 ProCAST是一款基于强大的有限元分析的铸造过程模拟软件，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。利用ProCAST对离心铸造过程进行模拟，它能够针对离心铸造过程进行流动、传热、应力耦合作出分析。 ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。 2 模型建立及运算 金属液在重力作用下浇入旋转着的铸型后，由于金属液与铸型之间的摩擦力及金属液内部的粘滞力和高速旋转产生的离心力使金属液在铸型内形成中空轧辊。 （1）利用ProE三维软件作为前处理软件创建模型，创建装配模型，输出ProCAST可接受的模型或网格格式的文件，通过标准格式文件，如IGES、STL 等可以和ProCAST实现数据交换。 （2）MeshCAST对输入的IGES文件进行修复，然后生成面网格，最终产生四面体网格，生成xx.mesh文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。 建立的用于模拟轧辊的卧式离心铸造的模型如图1所示，图中不同颜色反应了模型是由两部分构成：铸型和铸件。同时显示有两种材料、110940个节点、580647个单元以及模型的长宽高等信息。此模型中，铸型外径200mm，铸件外径180mm、高度250mm。 图 1 物理网格模型 （3）PreCAST为四面体网格文件分配材料、设定界面条件、边界条件、初始条件以及模拟参数。 铸型和铸件材料分别在材料数据库中选取，先试验性的以AlSi12CuNi为铸件材料，H13为铸型材料计算，从结果可以看出ProCAST对卧式离心铸造成型的模拟是否完好，再变换成实际中生产轧辊使用的材料进行模拟，这样能节省处理材料数据的时间。在边界条件中，主要设置包括：铸型转速为900r/min，铸型的外轮廓设为自然空冷，施加浇注速度为0.15m/s，浇注温度为900K。初始温度为室温。 （4）DataCAST检查模型以及PreCAST中对模型的定义是否有错误，若有错误则输出错误信息，若无错误则将所有模型的信息转化为二进制。 （5）ProCAST对铸造过程模拟分析计算。 （6）ViewCAST显示铸造过程模拟分析结果。图2是在整个模型在中心纵截面处的金属液自由液面分布图。由图可以看出，铸件在入口处最厚，沿着铸件
齿 轮 锻 造 工 艺 设 计 说 明 书 姓名：xxx 学号：xxxxxxxx 班级：xxxxxxx 日期；xxxxxxx
齿轮锻造工艺设计说明书 摘要：锻造生产的目的是坯料成型、及控制其内部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件，钢和大多数非铁金属及合金具有不同程度的塑性，均可在冷态或热态下进行塑性加工成型。齿轮的锻造采用的是自由锻工艺。本文主要介绍的是齿轮的自由锻工艺。自由锻是利用压力或冲击力是金属在上下抵铁之间产生塑性变形，从而获得所需锻件形状及尺寸的方法。确定自由锻的工艺成为了自由锻加工的关键。本文着重介绍的就是齿轮的自由锻的工艺流程。 关键词：自由锻、齿轮加工、塑性变形、工艺流程。
目录 一．绪论 (1) 二．总体设计方案 (1) 三．具体的设计方法与步骤 (3) 3.1绘制锻件图 (3) 3.2确定变形工艺 (3) 3.2.1镦粗 (3) 3.2.2冲孔 (4) 3.2.3扩孔 (4) 3.2.4修整锻件 (4) 3.3计算坯料质量和尺寸 (4) 3.4选定设备及规范 (5) 四．工艺流程（工艺卡） (6) 五．结论 (7) 六．致谢 (7) 七．参考文献 (8)
一、绪论 锻造的目的是使坯料成形及控制其内部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件。锻造的基本工艺有自由锻、模锻、板料冲压等，其中自由锻和模锻是热塑性成型，而板料冲压是冷塑性成形，两者的基本原理相同。 锻造件占得比例说明了一个国家生产水平、生产率、材料利用率、生产成本及产品品质在国际竞争中的地位。在新中国成立之前，锻造基本上是手工作坊式的延续，生产效率低，劳动强度大。然而在改革开放之后我国的锻造工艺水平得到了迅猛的发展，从而带动了诸如汽车工业的跨越式发展。但我们还应该清醒的看到我们的锻造工艺水平与欧美发达国家还有一定差距，这更加促使我们努力发展新技术，赶超国际先进水平。 齿轮是现代工业大量使用的零件，本文就是讨论齿轮的自由锻生产。自由锻能进行的工序很多，可分为基本工序、辅助工序、及精整工序三大类。它的基本工序是使金属产生一定程度的塑性变形以达到所需的形状和尺寸的工艺过程，如镦粗，拔长、冲孔、弯曲、切割、扭转及错移等工序。 二、总体设计方案 1.绘制锻件图 根据零件图的基本图样，结合自由锻工艺特点考虑余块、锻件余量和锻造公差等因素绘制而成。 2.计算坯料质量及尺寸 (1)坯料质量的计算 根据锻件的形状和尺寸，可先计算锻件的质量，再考虑加热时的氧化损失，冲孔时冲掉的芯料以及切头的损失，可先计算锻件所用的坯料的质量，其计算公式为 m坯=m锻+m烧+m头+m芯 (2)坯料尺寸确定 皮料尺寸与所用第一个基本工序有关，由于齿轮是饼块类或空心类锻件，用镦粗工序锻造时，为了避免镦弯，应使坯料高度h不超过直径D的2.5倍，即坯
典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件——气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。 第1章气缸类铸件 1.1 低速柴油机气缸体 1.1.1 一般结构及铸造工艺性分析1.1.2 主要技术要求 1.1.3 铸造工艺过程的主要设计1.1.4 常见主要铸造缺陷及对策1.1.5 铸造缺陷的修复 1.2 中速柴油机气缸体 1.2.1 一般结构及铸造工艺性分析1.2.2 主要技术要求 1.2.3 铸造工艺过程的主要设计1.3 空气压缩机气缸体 1.3.1 主要技术要求 1.3.2 铸造工艺过程的主要设计第2章圆筒形铸件 2.1 气缸套 2.1.1 一般结构及铸造工艺性分析2.1.2 工作条件 2.1.3 主要技术要求 2.1.4 铸造工艺过程的主要设计2.1.5 常见主要铸造缺陷及对策2.1.6 大型气缸套的低压铸造2.1.7 气缸套的离心铸造 2.2 冷却水套 2.2.1 一般结构及铸造工艺性分析2.2.2 主要技术要求 2.2.3 铸造工艺过程的主要设计2.2.4 常见主要铸造缺陷及对策2.3 烘缸 2.3.1 结构特点 2.3.2 主要技术要求 2.3.3 铸造工艺过程的主要设计2.4 活塞 2.4.1 结构特点 2.4.2 主要技术要求 2.4.3 铸造工艺过程的主要设计2.4.4 砂衬金属型铸造 第3章环形铸件 3.1 活塞环3.1.1 概述 3.1.2 材质 3.1.3 铸造工艺过程的主要设计 3.2 L形环 3.2.1 L形环的单体铸造 3.2.2 L形环的筒形铸造 第4章球墨铸铁曲轴 4.1 主要结构特点 4.1.1 曲臂与轴颈的连接结构 4.1.2 组合式曲轴 4.2 主要技术要求 4.2.1 材质 4.2.2 铸造缺陷 4.2.3 质量检验 4.2.4 热处理 4.3 铸造工艺过程的主要设计 4.3.1 浇注位置 4.3.2 模样 4.3.3 型砂及造型 4.3.4 浇冒口系统 4.3.5 冷却速度 4.3.6 熔炼、球化处理及浇注 4.4 热处理 4.4.1 退火处理 4.4.2 正火、回火处理 4.4.3 调质（淬火与回火）处理 4.4.4 等温淬火 4.5 常见主要铸造缺陷及对策 4.5.1 球化不良及球化衰退 4.5.2 缩孔及缩松 4.5.3 夹渣 4.5.4 石墨漂浮 4.5.5 皮下气孔 4.6 大型球墨铸铁曲轴的低压铸造 第5章盖类铸件 5.1 柴油机气缸盖 5.1.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.1.2 主要技术要求 5.1.3 铸造工艺过程的主要设计 5.2 空气压缩机气缸盖 5.2.1 一般结构及铸造工艺性分析 5.2.2 主要技术要求 5.2.3 铸造工艺过程的主要设计 5.3 其他形式气缸盖 5.3.1 一般结构 5.3.2 主要技术要求 5.3.3 铸造工艺过程的主要设计 第6章箱体及壳体类铸件 6.1 大型链轮箱体 6.2 增压器进气涡壳体 6.3 排气阀壳体 6.4 球墨铸铁机端壳体 6.5 球墨铸铁水泵壳体 6.6 球墨铸铁分配器壳体 第7章阀体及管件 7.1 灰铸铁大型阀体 7.2 灰铸铁大型阀盖 7.3 球墨铸铁阀体 7.4 管件 7.5 球墨铸铁螺纹管件 7.6 球墨铸铁管卡箍 7.6.1 主要技术要求 7.6.2 铸造工艺过程的主要设计 7.6.3 常见主要铸造缺陷及对策 第8章轮形铸件 8.1 飞轮 8.2 调频轮 8.3 中小型轮形铸件 8.4 球墨铸铁轮盘 第9章锅形铸件 9.1 大型碱锅 9.2 中小型锅形铸件 第10章平板类铸件 10.1 大型龙门铣床落地工作台 10.2 大型立式车床工作台 10.3 大型床身中段 10.4 大型底座 中国机械工业出版社精装16开定价：299元
什么是离心铸造 离心铸造是将液体金属注入高速旋转的铸型内，使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件的技术和方法。离心力使液体金属在径向能很好地充满铸型并形成铸件的自由表面；不用型芯能获得圆柱形的内孔；有助于液体金属中气体和夹杂物的排除；影响金属的结晶过程，从而改善铸件的机械性能和物理性能。 根据铸型旋转轴线的空间位置，常见的离心铸造可分为卧式离心铸造和立式离心铸造。铸型的旋转轴线处于水平状态或与水平线夹角很小(4°)时的离心铸造称为卧式离心铸造。铸型的旋转轴线处于垂直状态时的离心铸造称为立式离心铸造。铸型旋转轴线与水平线和垂直线都有较大夹角的离心铸造称为倾斜轴离心铸造，但应用很少。
离心铸造最早用于生产铸管，随后这种工艺得到快速发展。国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺，来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。对一些成形刀具和齿轮类铸件，也可以对熔模型壳采用离心力浇注，既能提高铸件的精度，又能提高铸件的机械性能。 离心铸造的优点： 1）几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗，提高工艺出品率； 2）生产中空铸件时可不用型芯，故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力，降低铸件壁厚对长度或直径的比值，简化套筒和管类铸件的生产过程； 3）铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高； 4）便于制造筒、套类复合金属铸件，如钢背铜套、双金属轧辊等；成形铸件时，可借离心力提高金属的充型能力，故可生产薄壁铸件。 离心铸造的缺点： 1）用于生产异形铸件时有一定的局限性。 2）铸件内孔直径不准确，内孔表面比较粗糙，质量较差，加工余量大； 3）铸件易产生比重偏析，因此不适合于合金易产生比重偏析的铸件(如铅青铜)，尤其不适合于铸造杂质比重大于金属液的合金。 离心铸造工艺过程：
一、存在的问题 1.设计存在的问题 由于造型线设备复杂，动作多，逻辑性强，因此，设计中就难免有考虑不周的地方，特别是造型线设计的初期，问题更多，比如：材质选用不合理，元件选用不当，逻辑关系不强等。这就决定了我国早期的高压线多数运行状况不太理想。比如：某大厂在70年代初期设计了一条高压造型线，制造安装后一直没有使用，其主要原因是：设计时许多辅机上的垂直液压缸原始位置设在中间位置，由于国产液压阀的泄漏，致使许多辅机不能处在原始位置;运行部件没有考虑制造的误差及液压泄漏，经常相碰，该联锁的电器上也没有联锁，放了这么多年，给工厂带来了很大的经济损失，听说最近要拆掉。国内如此，国外的造型线也同样存在设计上的不足，比如某厂引进一条高压造型线，由于设计时没有考虑砂箱走边的检测及清扫，以至砂箱的进翻箱机时经常卡死，甚至把翻箱机顶坏。还有一家厂引进的静压造型线在设计时工艺性考虑的不周，使上箱在下箱上边翻箱，从而导致造好的下箱内腔掉进砂子，造成铸件缺陷。 2.设备可靠性差 影响设计可靠性的因素主要有设计、制造、安装、生产管理、维修等。 设计中零件选用不当，材质选用不合理，是影响可靠性的重要原因之一，过去着重强调了国产化和降低成本，因此，元器件全为国产件。但由于国产无器件质量不过关，严重影响了造型线的开动率。比如：由于机械传动的误差，会导致转运车上的轨道与冷却道轨道对不准，致使输送器小车和砂箱脱轨，造成较长时间的停车;同样规格的密封件，国产的只能用3～6个月，而进口的能用12年;同样的管接头，国产的就漏油，进口的就不漏油，仅此一项，某一条造型线严惩时每年将漏油200多吨，价值100多万元;由于接近开关发讯不准，也常导致误动作造成停车;液压阀及气动阀的泄漏和精度不高，也是影响造型线开动率的主要因素。比如某厂造型机的控制不仅有电器联锁，而且有气动联锁，气动控制管路的管子是Φ8×1的，连接的管接头较多，由于管接头及气阀的漏气，常使控制气路压力降低，不能使气阀动作，为此，不得不冒险将部分联锁取消。 制造质量的好坏，也将影响造型线的开动率，包括内在质量和尺寸精度。比如：由于加工精度达不到要求，造成设备移动部分和固定部分相碰，定位不准等故障;由于元件的材质或热处理达不到要求，将影响设备的使用寿命和可靠性;由于液压系统的清理不干净，导致油液污染，使阀卡死的现象也经常出现。我到过一个现场，两台主机的工作台同样是球铁的，一台球化好了，用了几年就没问题，而另一台，没有多久就坏了，断面象马蜂窝似的。再如，某厂引进的气冲线96年投产以来，主机工作台油缸已更换了三次，第一次没过保质期就坏了，结果索赔了一台，此后，每两三年更换一次。另外，电线接头长时间使用后引起松动，也导致坏电路二三次。安装不按规范，偷工减料，也是造成可靠性差的重要原因之一。比如：安装时对管子不按规范进行清洗，该氩弧焊的用普通焊代替，造成管子里边有焊渣;该装管夹的地方不装或少装，造成管子震动，管接头松动，时间一长开始漏油;该用RVV软线的地方，用KVV代替，宜造成断路;该用螺栓固定的地方一焊了之，等等。 3.维修困难
阶梯轴锻造工艺设计说明书 一、绘制锻件图第1页 二、确定锻造工序第2页 三、计算坯料质量和尺寸第2页 四、锻造设备及吨位第4页 五、锻造温度范围加热冷却及热处理规范第4页
阶梯轴锻造工艺设计说明书 1、绘制锻件图 原理：锻件图是拟定锻造工艺规程、选择工具、指导生产和验收锻件的主要依据，它是以机械零件图为基础，结合自由锻工艺特点，考虑到机械加工余量、锻造公差、工艺余块、检验试样及工艺卡头等绘制而成。 根据零件图上阶梯轴长340mm、最大直径为100mm，对照《金属成形工艺设计》中表3-3中所列的零件总长为630∽1000mm、最大直径80∽120mm，可查得锻造精度为F级的锻件余量及公差为10±4mm。 作图大概步骤：先用双点划线按照已知尺寸画出零件尺寸轮廓，再按照求的的尺寸用粗实现画出锻件的轮廓形状，并用细实线划出各尺寸引出线及标注线。然后，再在下面标出名义尺寸，并加上括号，如图1-1所示。 图1-1 阶梯轴的锻件图
2、确定锻造工序 原理：根据锻件形状、尺寸、技术要求等进行选择，并且先确定锻件成形所需的基本工序、辅助工序、修整工序，再选择所需的工具并确定工序顺序和工序尺寸等。 由于阶梯轴是形状较简单的轴杆类锻件，变形工艺简单，且材料为常用45钢，塑性较好、容易变形，因此其主要变形工艺一般为下料、拔长、镦粗、拔出锻件等，如下图： 3、计算坯料质量及尺寸 （1）坯料质量计算 m坯=m锻+m烧+m头 根据阶梯锻件图，可将锻件自左至右分为四个圆柱体，分别计算其质量m1、m2、m3、m4、m5、m6，单位为kg,即
m1= π×1.12×0.4×7.8=2.97 4 m2= π×0.72×0.3×7.8=0.90 4 m3= π× 0.642×0.7×7.8=1.77 4 m4= π×0.52×1.5×7.8=2.30 4 m5= π×0.452×0.3×7.8=0.37 4 m6= π×0.342×0.3×7.8=0.21 4 锻件质量（单位kg）为 m锻=m1+m2+m3+m4+m5+m6=8.52 任务书给出加热烧损率按锻件质量的2%计算 m烧=2%×m锻=0.17 截料损失按锻件质量的4%计算 m头=4%×m锻=0.34 坯料质量m坯=m锻+m烧+m头=9.03kg （2）坯料尺寸计算 此锻件以钢材为坯料，锻比取1.2，可按锻件最大截面Ф110mm对照《金属成形工艺设计》中表3-11所列热轧圆钢标准直径，并结合S坯>Y·S锻 m=Vρ算出坯料体积为1157.7cm3再max选用Ф120m的热轧圆钢。并由公式
【文章编号】１００７－９４６７（２００７）０５－０１０５－０３ 机床铸造车间设计■任永明（机械工业第一设计研究院，安徽蚌埠２３３０１７） 【摘要】介绍了一个年产１５０００ｔ高档机床铸件车间的设计过程，重点分析车间设计的要点，各生产工序的关系、总体布局和主要设备的选择。 【关键词】机床铸件；树脂砂；铸造车间 【中图分类号】ＴＢ４９１；ＴＵ２７４【文献标志码】 ＤｅｓｉｇｎｏｆｅｎｇｉｎｅｂｅｄＦｏｕｎｄｒｙ ＲＥＮＹｏｎｇ－ｍｉｎｇ （ＦｉｒｓｔＤｅｓｉｇｎ＆ＲｅｃｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＭＩ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０１７，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｆｏｕｎｄｒｙｙｅａｒｌｙｐｒｏｄｕｃｅｓ１５，０００ｔｏｎｕｐｓｃａｌｅｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ，ａｎａｌｙｚｅｄｐｒｏｄｕｃｔｃｌａｓｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋｓｈｏｐｗｉｔｈｅｍｐｈａｓｉｓ，ｍａｉｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｈｏｉｃｅａｎｄｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔ．Ｔｈｉｓｗｏｒｋｓｈｏｐｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔｓｅｒｖｉｃｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ． 【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｅｎｇｉｎｅｂｅｄｃａｓｔｉｎｇ；ｒｅｓｉｎｓａｎｄ；ｆｏｕｎｄｒｙ １设计任务 某机床铸造车间年产机床铸件１５０００ｔ，产品主要为各种机床厂配套及出口；主要铸件为床身、工作台、升降台。最大件４５９０×１２５０×７１０ｍｍ（长×宽×高），７４００ｋｇ。材料为高强度孕育铸铁。 ２机床铸件生产的特殊性 １）ＨＴ３５０高强度孕育铸铁，具有良好的精度稳定性，抗压强度和减震性，高的弹性模量和耐磨性。 ２）单件小批量生产方式；大型铸件多采用地坑造型，床身等箱体类铸件大量采用组芯生产。 ３）外形多箱形，易产生应力，不宜上落砂机振动落砂。 ４）铸件的重量、尺寸差别大，生产组织复杂。其中，工作台铸件由于长宽比大，要特别关注生产的特殊性。 ３车间设计要点 １）熔化方式必须使铁液出炉温度达到１４７０℃￣１５２０℃，能够可靠加大炉料组成中废钢比例（质量分数达到４０％￣５０％），可灵活采用Ｃ－Ｓｉ，Ｃａ－Ｂａ和ＣａＭｎＳｉＢｉ系孕育剂等技术措施，多措施保证铸件的材质要求。能够适应不同重量铸件的生产，特别要满足大型铸件对铁液供应的要求。 ２）针对不同铸件的特点，具备包括地面有箱造型、地坑造型、简易造型线（小件）等多种造型方式；混砂机的配置与造型任务相适应。 ３）充分考虑组芯生产特点，组芯精度保证措施，对起吊设备的要求。 ４）砂芯的生产能力与造型能力的匹配问题要引起足够重视。由于机床铸件需要大量砂芯，仅考虑砂芯混砂能力是不够的，必须解决砂芯涂料、烘干、储存、转运等一系列问题；同时考虑制芯工序的机械化程度，提高生产效率和面积利用率。 ５）由于机床铸件大部分不宜上落砂机，在砂再生落砂机选择上要考虑落砂机台面尺寸与承载力的合理关系，做到大台面中等承载。 ６）重视各工序间的转运，包括熔化的铁液到合 ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎ 制造工程设计 １０５
离心铸造工艺 将金属液浇入旋转的铸型中，使之在离心力作用下充填铸型并凝固成形的铸造方法，称为离心铸造。 根据铸型旋转空间位置的不同，常用的离心铸造机有立式和卧式两类。铸型绕垂直轴旋转的称为立式离心铸造，铸型绕水平轴旋转的称为卧式离心铸造。 将液态金属浇入旋转的铸型里，在离心力作用下充型并凝固成铸件的铸造方法。离心铸造用的机器称为离心铸造机。按照铸型的旋转轴方向不同，离心铸造机分为卧式立式和倾斜式3种。卧式离心铸造机主要用于浇注各种管状铸件,如灰铸铁球墨铸铁的水管和煤气管,管径最小75毫米,最大可达3000毫米此外可浇注造纸机用大口径铜辊筒,各种碳钢、合金钢管以及要求内外层有不同成分的双层材质钢轧辊。立式离心铸造机则主要用以生产各种环形铸件和较小的非圆形铸件。 离心铸造所用的铸型，根据铸件形状、尺寸和生产批量不同，可选用非金属型(如砂型、壳型或熔模壳型)、金属型或在金属型内敷以涂料层或树脂砂层的铸型。铸型的转数是离心铸造的重要参数，既要有足够的离心力以增加铸件金属的致密性，离心力又不能太大，以免阻碍金属的收缩。尤其是对于铅青铜，过大的离心力会在铸件内外壁间产生成分偏析。一般转速在每分钟几十转到1500转左右。 离心铸造的特点是金属液在离心力作用下充型和凝固，金属补缩效果好，铸件组织致密，机械性能好；铸造空心铸件不需浇冒口，金属利用率可大大提高。因此对某些特定形状的铸件来说，离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺，但须特别注意采取有效的安全措施。 离心铸造既是传统、又是一种现代的铸造方法。我国铸件的年产量在1500万t左右，而其中约有220万t是用离心铸造方法生产的，占15％。其中球墨铸铁管125万t，灰铸铁管50万t，内燃机缸套35万t，各种轧辊5万t。随着人民生活水平的提高，国家在城镇化建设、西气东输、南水北调等项目上的大力投资，以及汽车作为支柱产业的兴起，预计到2010年，用离心铸造生产的铸件，每年可达到320万t以上。不言而喻，在生产铸件的各种方法中离心铸造方法将仅次于砂型的铸造方法，具有举足轻重的地位。 人们提出对输水工具的需要要早于工业革命时期。我国在明洪武年代(1368—1399年)，就生产了铸管，用在南京武庙闸渠；德国第一根铸管是在1455 年生产的，用在迪伦堡宫殿(Schloss Dillenburg)；法国则是在1644年生产的铸管，用在塞纳河至凡尔赛宫34hn长的管线上。由于输水线路—般较长，如何提高铸管的生产效率和质量，在当时成为批量生产的关键。于是英国人埃尔恰尔特(Emhart)在1809年提出了世界上第一个离心铸造法的专利，名称为“用铁液生产更好、更纯净的金属制品”。它要比德国人贝士麦(Bessmmer)提出的连续铸管的方法早d8年(1857年)。随后，离心铸造方法在和连续铸造、砂型铸造的竞争中不断发展，并逐渐推广到其他环形铸件(例如气缸套、轴瓦)的生产中。但真正使离心铸造发展成第二大类的铸造工艺方法，还要归功于巴西人代—拉沃德的水冷金属型离心铸造机的发明与20世纪中球墨铸铁在铸管卜的应用，从而开始了用离心铸造工艺
小齿轮锻造工艺设 计说明书 课程设计题目：小齿轮
目录 锻造工艺说明书 (1) 一．前言 (3) 二．设计步骤 (3) 1.审查零件图 (3) 2.绘制锻件图 (4) 3参数选择 (5) 3.1工艺参数 (5) 3.2选择数据 (5) 3.3确定方法 (5) 3.4数据处理 (6) 4.锻造工艺 (6) 5.修整锻件 (8) 三．锻造工艺流程卡（见附表） (10) 四．总结 (10) 五、参考文献： (11) 附件： (13)
一．前言 锻造生产的目的是坯料成型、及控制其内部组织性能达到所需的几何形状，尺寸以及品质的锻件，钢和大多数非铁金属及合金具有不同程度的塑性，均可在冷态或热态下进行塑性加工成型。本次锻造工艺设计课程设计的是小齿轮，相对于同组同学的设计任务，小齿轮的设计工序内容会比较少，所以我会有更多的时间去完善细节设计，争取做到无瑕疵设计。该齿轮所选材料为40MnB。锻造过程中需要将坯料加热到其再结晶温度之上。钢的开始再结晶温度约为727℃，但普遍采用800℃作为划分线，高于800℃的是热锻；在300～800℃之间称为温锻或半热锻。该齿轮生产采用单件小批量生产方式，故对其采用自由锻工艺。自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法。自由锻造的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。制定自由锻的工艺规程包括绘制锻件图、确定变形工步，计算坯料质量和尺寸，选定设备和工具，确定锻造温度和加热范围和加热、冷却及修整处理的方法和规范。最终完成齿轮设计。 二．设计步骤 1.审查零件图 当收到零件图时，要根据设计要求检查零件图是否存在不合适之处，相对的技术要求能否满足加工要求。如果存在不合适之处在和老师交流后，作以正确更改。 此小齿轮零件图没有标明齿根高系数，所以不能确定齿根圆半径，通过观察
离心铸造技术在铝硅合金结构构件生产中 的优势 G. Chirita, D. Soares, F.S. Silva* Mechanical Engineering Department, School of Engineering, Minho University, Campus de Azurem, 4800-058 Guimaraes, Portugal Received 12 June 2006; accepted 12 December 2006 Available -online- 28 December 2006 文摘 本文探讨了利用立式离心铸造工艺生产结构零件相比传统重力铸造法的力学性能优势。我们对由离心力引发的材料机械性能中最重要的性质进行了分析。也对离心铸造技术和重力铸造技术所获得的式样的机械性能进行了比较。 研究表明，离心铸造技术较重力铸造技术可以多提高材料强度35%，刚度160%。弹性模量也多增了18%。抗疲劳寿命延长了约1.5%，抗疲劳极限提高了45%。因此，就获得机械性能及抗疲劳性能而言，离心铸造技术比重力铸造技术更有效。 前期效果随浇铸情况而变化，这是依据样品从浇铸地被拿开的相对位置而言的。与旋转中心（更大的离心力或重力）相距越远，机械性能提高得越好。于是，机械性能随旋转轴的转动而改变了，材料也就具备了梯度功能。这种功效在不同部位所需不同组件的生产中可能是有用的。 引擎活塞就是一个潜在的应用示例。在本文献中，我们也将展示离心铸造技术在这些结构零件生产中是如何有优势的。 @2006 Elsevier Ltd. All rights reserved 关键词：离心浇注、铝硅合金、机械的、抗疲劳性质 1.简介 铝硅铸造合金作为结构材料的使用是基于它们的物理性质（主要受其化学组织影响）和机械性质的（受化学成分及微观结构影响）。铝合金较高的比抗拉强度受其多元组织微观结构强烈影响。特殊合金的机械性能有助于零件主要相位的物理性质，提高容积比和改善组织形态。根据[1]铸造铝合金的抗拉性能和抗断裂性能，半固态A356合金和A357合金相当依赖二次枝臂间距（二次晶壁间距）、镁合金以及尤其是共晶硅和富铁金属间化合物的大小和形状。所以，铝硅铸造合金的机械性质不仅依赖化学组织成分，而且更重要的是微观结构特征，如枝晶形态、α铝、共晶体硅粒以及其它出现在微观结构中的金属间化合物。 现有不同的方法来控制这些微观结构特征，例如通过引进特殊元素[2,3]来细化晶粒。然而，提高铝硅铸造合金机械性质最常见的措施是改善浇铸技术[4]。每种技术都有干扰微观结构和影响机械性能的地方。 传统的离心浇铸工艺主要用于得到圆柱部分。实际上有两个基本类型的离心浇铸机：卧式，绕水平轴旋转的；立式，绕垂直轴旋转的。卧式离心浇铸机一般用来做管材，管件，套管，汽缸套（衬层），以及形状简单的圆柱或管状铸件。立式离心浇铸机的应用范围相对较
厂 初步设计 第二卷 第二册 铸造车间 工艺部分 主任工程师： 审核（室主任）： 审查（组长）： 校对人: 设计负责人： 设计人： 机械电子工业部设计研究院 年月
目录 1 设计依据 (1) 2 车间现状(新建厂略) (1) 3 车间任务和生产纲领 (1) 4 工作制度和年时基数 (2) 5 设计原则和主要工艺说明 (3) 6 设备 (3) 7 人员和劳动量 (13) 8 车间组成和面积 (14) 9 材料消耗 (16) 10 物料运输 (16) 11 节能及能耗...................................... 错误!未定义书签。 12 职业安全卫生、环境保护 (19) 13 工艺概算 (20) 14 主要数据和技术经济指标 (21) 15 存在问题及建议 (21) 附表：1 铸件明细表 2 造型任务明显表 3 制芯任务明细表 4 清理任务明细表 5 压铸件任务明细表 6 熔模精密铸造件任务明细表 7 人员明细表 8 设备明细表（可分工艺部分及机械化运输部分 附图：铸造车间工艺、机械化平面布置图及剖面图图号:
1 设计依据 1.1 建设单位提供的产品资料及工艺资料、如产品图、工艺文件、工时定额、材料消耗定额等，并说明名称、来源、编制时间等。 1.2 现场原始资料(新建厂略)，如设备清单、车间工艺平面布置图及剖面图、厂房建筑图等。 1.3 有关协议、文件、技术规定等。 1.4 其它。 2 车间现状(新建厂略) 2.1 以往设计概况。 2.2 原有车间生产主要产品的型号、名称和数量，铸件的品种数和年产量，生产性质，工艺水平及工艺特点，铸件质量状况，车间现有生产能力等。 2.3 原有车间在总图中的位置，厂房建筑、结构形式。面积、跨度、高度、允许最大起重量，原预留发展情况等。 2.4 原有车间的主要设备，人员分类及数量等。2.5 原有车间职业安全卫生、环境保护方面的情况。 2.6 原有车间能源利用及耗量情况。 2,7 原有车间的主要薄弱环节和存在问题。 3 车间任务和生产纲领 3.1 车间任务 说明本车间承担任务的内容（如包括铸钢、有色、精铸及铸件底漆、粗加工等）、范围和铸件的质量等级。 3.2 生产纲领 列出生产纲领表，表中应分别按产品、自用件（本厂自用工具、机修零件等）、外协文件列出。对大批大量生产的产品，生产纲领表1-1，成批、小批、单件生产的产品可按表1-2。若采用折合纲领，需说明所选用的代表产品型号、名称及折合系数等。 本车间生产的产品铸件详见附表1铸件明细表。 3.3 生产性质
《铁-石墨自生金属型特种成型技术》的优越性 我公司重点项目为：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》 我公司与上海交通大学材料系联合研发该项技术：《铁-石墨自生金属型特种成型技术》，技术水平处于国内领先地位，该技 术及利用该技术生产的产品（FPM件主要用于汽车、机床、压缩机和液压件等）填补了省内空白。该技术是把铁碳合金在金属模中高速冷却，使得微观组织中的石墨形成致密的珊瑚状（具有分支的纤维），均匀分布在基体组织中。这种珊瑚状石墨由于是在合金液凝固过程中通过冷却速度的控制和加入微量元素而得到的，无须外加加入非金属强化材料（纤维或粒子），故被认为是自生复合材料。由于石墨本身具有优良的润滑性能，当该材料用于耐磨件时，一方面，石墨有润滑作用，另一方面，石墨剥落形成的显微凹坑可以在摩擦面上形成储油腔，使得在工件相互运动时可在配合面形成一层均匀的油膜，对材料起到保护作用.因此，铁-石墨自生复合材料作为高强度耐磨材料，具有广泛的用途。 表8典型金属型铸铁化学成分、组织与性能
注：1?表中化学成分含量百分数皆指质量分数。 2.净化球墨铸铁铁液，控制Ti、Pb、S、Mn、Cu等元素对金属型球铁质量也十分重要。 ①Mg :高冷却速度（铜）型薄壁件低硫铁液加MgO.01%即可使石墨完全球化。过高残Mg是造成多种金属型球墨铸铁件废、 次品的主因。 ②P:增加流动性，又可防热裂，有的加到 3.6%［53］。还加Sb0.02%?0.04%53］。磷加于炉料中的效果比加于铁液中明显。 ③Ti对灰铸铁可增加铁液过冷度，促进生成D型石墨。低CE作用明显。为保护机加工刀具Ti V 0.075%。 该技术的主要优越性及先进性体现为：环境与资源是当今世界的两个重大课题。如何保护环境、节约资源是目前各国 铸造工作者迫切追求的目标。为了实现这一目标，人们提出了绿色集约化铸造（绿色材料环境材料）的概念。所谓绿色集约化铸造是指铸造整个生产过程中应满足对环境无害、合理使用和节约自然资源、依靠科学技术得到最大的产出和效 益等几个要求。所谓绿色材料是指资源和能源消耗小、对生态环境影响小、再生循环利用率高或可降解使用的具有优异 实用性能的新型材料。按照这些要求，如前所述“铁-石墨自生金属型特种成型技术”代表了这一趋势。它除了在材料微观组织结构的优点，还摈弃了铁合金铸造中采用的砂型铸造的污染严重，劳动强度大等落后的生产方法。该技术生产的 铸铁可保证致密无气孔、缩孔、缩松，工艺出品率高；铸铁尺寸精度高，表面光洁，加工量少且易加工（退火后）;结晶细，性